调试 .NET 中的内存泄漏

项目
11/20/2023

本文适用于： ✔️ .NET Core 3.1 SDK 及更高版本

当应用引用不再需要执行所需任务的对象时，可能会发生内存泄漏。引用这些对象可以防止垃圾回收器回收所使用的内存。这可能会导致性能下降并引发 OutOfMemoryException 异常。

本教程演示如何使用 .NET 诊断 CLI 工具分析 .NET 应用中的内存泄漏。如果所在的操作系统是 Windows，则可以使用 Visual Studio 的内存诊断工具调试内存泄漏。

本教程使用一个有意泄漏内存的示例应用作为练习。还可以分析无意中泄漏内存的应用。

在本教程中，你将：

使用 dotnet-counters 检查托管内存的使用情况。
生成转储文件。
使用转储文件分析内存使用情况。

先决条件

本教程使用：

.NET Core 3.1 SDK 或更高版本。
dotnet-counters 检查托管内存的使用情况。
dotnet-dump 用于收集和分析转储文件（包括 SOS 调试扩展）。
要诊断的示例调试目标应用。

本教程假设已安装示例和工具并可供使用。

检查托管内存的使用情况

在开始收集诊断数据以帮助分析本案例的根本原因时，请确保实际看到的是内存泄漏（内存使用增加）。可以使用 dotnet-counters 工具进行确认。

打开控制台窗口并导航到下载并解压缩示例调试目标的目录。运行目标：

dotnet run

在单独的控制台中，找到处理 ID：

dotnet-counters ps

输出应如下所示：

4807 DiagnosticScena /home/user/git/samples/core/diagnostics/DiagnosticScenarios/bin/Debug/netcoreapp3.0/DiagnosticScenarios

现使用 dotnet-counters 工具检查托管内存的使用情况。 --refresh-interval 指定两次刷新之间的秒数：

dotnet-counters monitor --refresh-interval 1 -p 4807

实时输出应如下所示：

Press p to pause, r to resume, q to quit.
    Status: Running

[System.Runtime]
    # of Assemblies Loaded                           118
    % Time in GC (since last GC)                       0
    Allocation Rate (Bytes / sec)                 37,896
    CPU Usage (%)                                      0
    Exceptions / sec                                   0
    GC Heap Size (MB)                                  4
    Gen 0 GC / sec                                     0
    Gen 0 Size (B)                                     0
    Gen 1 GC / sec                                     0
    Gen 1 Size (B)                                     0
    Gen 2 GC / sec                                     0
    Gen 2 Size (B)                                     0
    LOH Size (B)                                       0
    Monitor Lock Contention Count / sec                0
    Number of Active Timers                            1
    ThreadPool Completed Work Items / sec             10
    ThreadPool Queue Length                            0
    ThreadPool Threads Count                           1
    Working Set (MB)                                  83

重点介绍此行：

    GC Heap Size (MB)                                  4

启动后，可以看到托管堆内存为 4 MB。

现在，转到 URL https://localhost:5001/api/diagscenario/memleak/20000。

请注意，内存使用量已增加到 30 MB。

    GC Heap Size (MB)                                 30

通过监视内存使用情况，可以确定内存正在增长或泄漏。下一步是收集内存分析的适当数据。

生成内存转储

分析可能的内存泄漏时，需要访问应用的内存堆来分析内存内容。查看对象之间的关系，可以创建理论说明内存未释放的原因。常见的诊断数据源是 Windows 上的内存转储或 Linux 上的等效核心转储。若要生成 .NET 应用程序转储，可使用 dotnet-dump 工具。

使用之前启动的示例调试目标，运行以下命令以生成 Linux 核心转储：

dotnet-dump collect -p 4807

结果是位于同一文件夹中的核心转储。

Writing minidump with heap to ./core_20190430_185145
Complete

注意

为了随时间推移进行比较，让原始进程在收集第一个转储后继续运行，并采用相同的方式收集第二个转储。然后，你将在一段时间内有两个转储，你可以比较这些转储，以查看内存使用量的增长位置。

重新启动失败的进程

收集转储后，你应该有足够的信息来诊断失败的进程。如果失败的进程在生产服务器上运行，现在是通过重新启动进程进行短期修正的理想时机。

在本教程中，你已经完成了示例调试目标，现在可以将其关闭。导航到启动服务器的终端并按 Ctrl+C。

分析核心转储

生成核心转储后，请使用 dotnet-dump 工具分析转储：

dotnet-dump analyze core_20190430_185145

其中 core_20190430_185145 是要分析的核心转储的名称。

注意

如果你看到报错“找不到 libdl.so ”，则可能需要安装 libc6-dev 包。有关详细信息，请参阅 Linux 上 .NET 的先决条件。

此时会显示一个提示，可在其中输入 SOS 命令。通常，首先要查看的是托管堆的整体状态：

> dumpheap -stat

Statistics:
              MT    Count    TotalSize Class Name
...
00007f6c1eeefba8      576        59904 System.Reflection.RuntimeMethodInfo
00007f6c1dc021c8     1749        95696 System.SByte[]
00000000008c9db0     3847       116080      Free
00007f6c1e784a18      175       128640 System.Char[]
00007f6c1dbf5510      217       133504 System.Object[]
00007f6c1dc014c0      467       416464 System.Byte[]
00007f6c21625038        6      4063376 testwebapi.Controllers.Customer[]
00007f6c20a67498   200000      4800000 testwebapi.Controllers.Customer
00007f6c1dc00f90   206770     19494060 System.String
Total 428516 objects

可在此处看到大多数对象是 String 或 Customer 对象。

可以使用方法表 (MT) 再次使用 dumpheap 命令来获取所有 String 实例的列表：

> dumpheap -mt 00007f6c1dc00f90

         Address               MT     Size
...
00007f6ad09421f8 00007faddaa50f90       94
...
00007f6ad0965b20 00007f6c1dc00f90       80
00007f6ad0965c10 00007f6c1dc00f90       80
00007f6ad0965d00 00007f6c1dc00f90       80
00007f6ad0965df0 00007f6c1dc00f90       80
00007f6ad0965ee0 00007f6c1dc00f90       80

Statistics:
              MT    Count    TotalSize Class Name
00007f6c1dc00f90   206770     19494060 System.String
Total 206770 objects

现在可以对 System.String 实例使用 gcroot 命令，以查看对象的根方式和原因：

> gcroot 00007f6ad09421f8

Thread 3f68:
    00007F6795BB58A0 00007F6C1D7D0745 System.Diagnostics.Tracing.CounterGroup.PollForValues() [/_/src/System.Private.CoreLib/shared/System/Diagnostics/Tracing/CounterGroup.cs @ 260]
        rbx:  (interior)
            ->  00007F6BDFFFF038 System.Object[]
            ->  00007F69D0033570 testwebapi.Controllers.Processor
            ->  00007F69D0033588 testwebapi.Controllers.CustomerCache
            ->  00007F69D00335A0 System.Collections.Generic.List`1[[testwebapi.Controllers.Customer, DiagnosticScenarios]]
            ->  00007F6C000148A0 testwebapi.Controllers.Customer[]
            ->  00007F6AD0942258 testwebapi.Controllers.Customer
            ->  00007F6AD09421F8 System.String

HandleTable:
    00007F6C98BB15F8 (pinned handle)
    -> 00007F6BDFFFF038 System.Object[]
    -> 00007F69D0033570 testwebapi.Controllers.Processor
    -> 00007F69D0033588 testwebapi.Controllers.CustomerCache
    -> 00007F69D00335A0 System.Collections.Generic.List`1[[testwebapi.Controllers.Customer, DiagnosticScenarios]]
    -> 00007F6C000148A0 testwebapi.Controllers.Customer[]
    -> 00007F6AD0942258 testwebapi.Controllers.Customer
    -> 00007F6AD09421F8 System.String

Found 2 roots.

可以看到 String 由 Customer 对象直接保存，并由 CustomerCache 对象间接保存。

可以继续转储对象，以查看大多数 String 对象是否遵循类似的模式。此时，调查会提供足够的信息来确定代码中的根本原因。

可通过此常规过程确定主要内存泄漏源。

清理资源

在本教程中，你已启动一个示例 Web 服务器。此服务器应已关闭，如重新启动失败的进程部分所述。

还可以删除已创建的转储文件。

请参阅

用于列出进程的 dotnet-trace
用于检查托管内存使用情况的 dotnet-counters
用于收集和分析转储文件的 dotnet-dump
dotnet/diagnostics
使用 Visual Studio 调试内存泄漏

后续步骤

调试 .NET Core 中的高 CPU

通过